KR20180028846A

KR20180028846A - Apparatus for controlling servo

Info

Publication number: KR20180028846A
Application number: KR1020160116761A
Authority: KR
Inventors: 신제호
Original assignee: (주)다인큐브
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2018-03-19

Abstract

The present invention relates to a servo control apparatus, which comprises: a position controller for controlling a position for a signal obtained by subtracting a motor position signal from a position feed-forward signal among the position feed-forward signal calculated from a position command signal, a velocity feed-forward signal, and a torque feed-forward signal; and a velocity controller for controlling a velocity for a signal obtained by adding the velocity feed-forward signal to an output of the position controller and subtracting a motor velocity signal therefrom. A signal obtained by adding the torque feed-forward signal to the output of the velocity controller is output as a motor torque command signal so a driving target machine, having two or more shafts and having a stiffness between a motor and an installation stand of the motor to be lower than a stiffness between the motor and a load, is driven, thereby controlling a trajectory. The servo control apparatus further comprises: a differentiator for calculating the velocity feed-forward signal by differentiating a position command signal; a calculator for differentiating an operation value by the differentiator, and at the same time, multiplying the same by the total inertia of a driving target machine; and a vibration suppression filter for calculating the operation value by the calculator as an input signal and the torque feed-forward signal as an output signal to set a gain of the output signal for the input signal to be lowered for a resonance frequency component of the driving target machine, and to be increased for an anti-resonance frequency component of the driving target machine. Accordingly, a high vibration suppression effect can be obtained with a simple configuration.

Description

[0001] APPARATUS FOR CONTROLLING SERVO [0002]

본 발명은 서보 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공작기계의 이송축이나 산업 로봇의 암과 같은 부하 기계를 모터에 의해 구동하는 서보 제어 장치에 관한 것으로 특히 2개 이상의 축을 가지는 기계에 있어서 궤적 제어를 하는 서보 제어 장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a servo control apparatus for driving a load machine such as a conveying axis of a machine tool or an arm of an industrial robot by a motor, and more particularly to a servo control apparatus for a machine having two or more axes, And more particularly to a servo control apparatus for controlling a servo control apparatus.

종래의 서보 제어 장치로서는 위치나 속도 등의 피제어량의 지령치에 대한 응답 지연을 보상하기 위해 피드포워드 제어가 이루어진다. 예를 들면 위치 지령을 미분해 위치의 피드포워드 제어량을 구해 위치 루프 제어로 얻어진 제어량에 피드포워드 제어량을 가산해 속도 지령으로 하고, 위치의 피드포워드 제어량을 미분해 얻어진 속도의 피드포워드 제어량을 속도 루프 제어에 의해 얻어진 값에 가산해 전류 지령으로서 서보 제어를 함으로써, 위치 제어의 응답성을 향상시키고 있는 것이 있다(예를 들면 하기 특허문헌 1의 도 1).In the conventional servo control apparatus, feedforward control is performed to compensate for the response delay to the command value of the controlled variable such as position or speed. For example, the feedforward control amount of the position command is obtained by obtaining the feedforward control amount of the position command, and the feedforward control amount is added to the control amount obtained by the position loop control to set the speed command. The servo control is performed as a current command by adding the value obtained by the control to improve the response of the position control (for example, Fig. 1 of Patent Document 1).

또한 토크 전달기구, 부하 기계 및 전동기로 구성된 기계계를 2 관성 공진계로서 근사해 구성한 기계계 모델에 대한 모의 제어 회로를 구성해, 모의 제어 회로의 모의 전동기 위치, 속도 및 토크를 피드포워드 제어량으로서 위치 루프제어 및 속도 루프 제어에 의해 얻어진 값에 가산함으로써, 제어 대상의 강성이 낮고 공진 특성을 가질 경우에도 진동In addition, a simulation control circuit is constructed for a mechanical system consisting of a torque transmission mechanism, a load machine and an electric motor as a biaxial resonance system, and the position, speed, and torque of the motor of the simulation control circuit are set as feedforward control amounts By adding to the values obtained by the loop control and the speed loop control, even when the rigidity of the controlled object is low and the resonance characteristic is obtained,

을 여기하지 않고 위치 제어의 응답성을 향상시키고 있는 것이 있다(예를 들면 하기 특허문헌 2의 도 25).(For example, Fig. 25 of Patent Document 2 below).

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 공작기계의 이송축이나 산업 로봇의 암과 같은 부하 기계를 모터에 의해 구동하는 서보 제어 장치에 관한 것으로 특히 2개 이상의 축을 가지는 기계에 있어서 궤적 제어를 하는 서보 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a servo control apparatus for driving a load machine such as a transfer shaft of a machine tool or an arm of an industrial robot by a motor, There is provided a servo control apparatus for controlling a locus in a machine having two or more axes.

본 발명의 일 측면에 따른 서보제어 장치는, 위치 지령 신호에서 연산한 위치 피드포워드 신호와 속도 피드포워드 신호와 토크 피드포워드 신호 중 상기 위치 피드포워드 신호에서 모터 위치 신호를 감산한 신호에 대해서 위치 제어를 하는 위치 제어기와 상기 위치 제어기의 출력에 상기 속도 피드포워드 신호를 가산해, 전동기 속도 신호를 감산한 신호에 대해서 속도 제어를 하는 속도 제어기를 구비하고, 상기 속도 제어기의 출력에 상기 토크 피드포워드 신호를 가산한 신호를 모터 토크 지령 신호로서 출력함으로써, 2개 이상의 축을 가지며, 또한 상기 모터와 상기 모터의 설치대 사이의 강성이 상기 모터와 부하 사이의 강성보다 낮다 구동 대상 기계를 구동 해 궤적 제어를 한다. 서보 제어 장치에 있어서 위치 지령 신호를 미분함으로써 속도의 피드포워드 신호를 연산하는 미분기와 상기 미분기에 의한 연산값을 미분함과 동시에 상기 구동 대상 기계의 총 관성을 곱하는 연산기와 상기 연산기에 의한 연산값 (을)를 입력 신호로서 토크의 피드포워드 신호를 출력 신호로서 연산해, 상기 입력 신호에 대한 상기 출력 신호의 게인을 상기 구동 대상 기계의 공진 주파수 성분에 대해서는 낮추도록 설정해, 상기 구동 대상 기계의 반공진주파수 성분에 대해서는 올리도록 설정한 진동 억제 필터를 구비하는 것을 특징으로 한다.A servo control apparatus according to an aspect of the present invention is a servo control apparatus for performing position control on a signal obtained by subtracting a motor position signal from a position feed forward signal, a velocity feed forward signal, and a torque feed forward signal calculated from a position command signal, And a speed controller for adding a speed feed forward signal to the output of the position controller and performing a speed control on a signal obtained by subtracting the motor speed signal, wherein the torque feed forward signal And the stiffness between the motor and the mounting base of the motor is lower than the stiffness between the motor and the load. The driving machine is driven to perform the locus control . A servo control apparatus comprising: a differentiator for calculating a feed forward signal of a speed by differentiating a position command signal by a differential value; an arithmetic unit for differentiating a calculated value by the differentiator and multiplying a total inertia of the driven machine; And the gain of the output signal with respect to the input signal is lowered with respect to the resonance frequency component of the driven machine so as to set the gain of the anti-resonance And a vibration suppression filter set to raise the frequency component.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 진동 억제 필터에 있어서 연산기에 의한 연산값 (을)를 입력 신호로서 토크의 피드포워드 신호를 출력 신호로서 연산해, 입력 신호에 대한 출력 신호의 게인을 구동 대상 기계의 공진 주파수 성분에 대해서는 낮추도록 설정해, 구동 대상 기계의 반공진주파수 성분에 대해서는 올리도록 설정함으로써, 간단한 구성으로 높은 진동 억제효과를 얻을 수 있다. 특히 기계의 모터와 모터 설치대 사이의 강성이 낮은 것이 원인으로 진동이 일어날 경우, 기계의 진동을 억제할 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a vibration suppression filter, comprising: a vibration suppression filter that computes a computation value by an arithmetic operation unit as an input signal, computes a feed forward signal of a torque as an output signal, The resonance frequency component of the target machine is set to be lowered, and the anti-resonance frequency component of the driven machine is set to be raised so that a high vibration suppressing effect can be obtained with a simple structure. In particular, when vibration occurs due to low rigidity between the motor and the motor mounting base of the machine, vibration of the machine can be suppressed.

도 1은 이 발명의 실시 형태 2에 의한 서보 제어 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 이 발명의 실시 형태 2에 의한 서보 제어 장치의 지령 궤적과 응답 궤적을 나타내는 특성도이다.
도 3은 이 발명의 실시 형태 3에 의한 서보 제어 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 4는 5차 IIR 필터의 게인 곡선의 일례를 나타내는 특성도이다.1 is a block diagram showing a servo control apparatus according to a second embodiment of the present invention.
2 is a characteristic diagram showing a command locus and a response locus of the servo control apparatus according to the second embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a servo control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
Fig. 4 is a characteristic diagram showing an example of a gain curve of a fifth order IIR filter. Fig.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 서보 제어 장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an embodiment of a servo control apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

실시 형태 1.Embodiment 1

도 1은 이 발명의 실시 형태 1에 의한 서보 제어 장치를 나타내는 블럭도이며 도면에 있어서 서보 제어 장치 1은 위치지령 신호에 따라 기계(구동 대상 기계) 2를 구동 제어하는 것이다. 그 서보 제어 장치 1에 있어서 FIR(Finite Impulse Response) 필터부 3은 위치 지령 신호를 보정해, 기계 특성 보상부4는 보정된 위치 지령 신호에서 기계 2의 특성에 대응한 소정의 주파수 성분을 감쇠하고, 위치, 속도 및 토크의 각 피드포워드 신호를 연산해, 피드백 보상부 5는 연산된 위치, 속도 및 토크의 각 피드포워드 신호에 따라 기계 2를 구동하는 것이다. 또한 FIR 필터부 3은 FIR 필터 6으로 구성되어 있다.1 is a block diagram showing a servo control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the servo control apparatus 1 drives and controls a machine (a drive target machine) 2 in accordance with a position command signal. In the servo control device 1, the FIR (Finite Impulse Response) filter unit 3 corrects the position command signal, and the mechanical characteristic compensation unit 4 attenuates a predetermined frequency component corresponding to the characteristic of the machine 2 from the corrected position command signal , And the feedback compensation unit 5 drives the machine 2 in accordance with each feed forward signal of the calculated position, speed, and torque. The FIR filter unit 3 is composed of an FIR filter 6.

또한 기계 특성 보상부 4에서 위치 지령 연산기 7은 위치 지령 신호에서 기계 2의 반공진주파수 성분을 감쇠하고, 위치의 피드포워드 신호를 연산해, 미분기 8은 위치 지령 신호를 미분해, 속도 지령 연산기 9는 미분기 8에 의한 연산값에서 기계 2의 반공진주파수 성분을 감쇠하고, 속도의 피드포워드 신호를 연산해, 연산기 10은 미분기 8에 의한 연산In the mechanical characteristic compensating unit 4, the position command calculator 7 attenuates the anti-resonance frequency component of the machine 2 from the position command signal and computes the feed forward signal at the position, the differentiator 8 differentiates the position command signal, Attenuates the antiresonant frequency component of the machine 2 from the computed value by the differentiator 8, computes the feed forward signal of the speed, and the computing unit 10 computes the computation by the differentiator 8

값을 미분함과 동시에 기계 2의 총 관성을 곱해, 토크 지령 연산기 11은 연산기 10에 의한 연산값에서 기계 2의 공진주파수 성분을 감쇠하고, 토크의 피드포워드 신호를 연산하는 것이다.And simultaneously multiplies the total inertia of the machine 2, and the torque command calculator 11 calculates the feed forward signal of the torque by attenuating the resonance frequency component of the machine 2 from the computed value by the computing unit 10.

또한 피드백 보상부 5에서 감산기 12는 위치의 피드포워드 신호에서 모터 위치 신호를 감산해 위치 제어기 13에 출력해, 위치 제어기 13은 속도 제어 신호를 구해 가감산기 14는 속도의 피드포워드 신호와 속도 제어 신호를 가산함과 동시에 전동기 속도 신호를 감산해 속도 제어기 15에 출력해, 속도 제어기 15는 토크 제어 신호를 구해 가산기 16은The subtractor 12 subtracts the motor position signal from the feed forward signal of the position and outputs it to the position controller 13. The position controller 13 obtains the speed control signal. The adder / subtracter 14 subtracts the feed forward signal of the speed and the speed control signal And subtracts the motor speed signal to output to the speed controller 15. The speed controller 15 obtains the torque control signal, and the adder 16 adds

토크의 피드포워드 신호와 토크 제어 신호를 가산해, 기계 2에 모터 토크 지령 신호로서 출력하는 것이다.Adds the feed forward signal of the torque and the torque control signal, and outputs it to the machine 2 as a motor torque command signal.

기계 2는 모터 토크 지령 신호에 따라 부하 18을 구동하는 모터 17으로 구성되어 있다.The machine 2 is constituted by a motor 17 for driving the load 18 in accordance with a motor torque command signal.

다음으로 동작에 대해서 설명한다.Next, the operation will be described.

도 1에 있어서 위치 지령 신호는 FIR 필터 6에 의해 평활화되고 기계 특성 보상부 4에 출력된다. 여기서 FIR 필터 6은 완화시간 Tf의 이동평균 필터를 2개 이상 직렬로 결합해 구성된다. 여기서 이동평균 필터의 완화시간이란 이동평균 필터의 탭 수에 샘플링 주기를 곱한 값을 가리킨다. 또한 완화시간 Tf는 응답 궤적이 요구 궤적 정밀도를 채우도록,요구 궤적 정밀도 파라미터에서 소정의 연산에 의해 산출된다. 요구 궤적 정밀도 파라미터는 코너 통과시의 누구량(응답 궤적이 코너 정점으로 가장 가까워졌을 때의 코너 정점까지의 거리)이나 원호 안쪽을 도는 노선량(응답 궤적의 반경의 지령 반경에 대한 감소량) 등이 있다.In Fig. 1, the position command signal is smoothed by the FIR filter 6 and outputted to the mechanical characteristic compensating section 4. Fig. Here, the FIR filter 6 is configured by combining two or more moving average filters of the relaxation time Tf in series. Here, the relaxation time of the moving average filter indicates a value obtained by multiplying the number of taps of the moving average filter by the sampling period. Further, the relaxation time Tf is calculated by a predetermined calculation in the required trajectory accuracy parameter so that the response locus satisfies the required trajectory accuracy. The required trajectory accuracy parameter is the amount of the person passing through the corner (the distance to the corner apex when the response locus is the closest to the corner apex) or the route amount (the amount of decrease with respect to the command radius of the radius of the response locus) have.

기계 특성 보상부 4에서는 우선 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1가 위치 지령 연산기 7에 입력되고, 위치의 피드포워드 신호 xa가 연산된다. 위치 지령 연산기 7은 입력 신호 xr1 중의 기계 2의 반공진주파수ωz의 성분을 감쇠해 출력하는 연산기이며 입력 신호 xr1와 출력 신호 xa 사이의 관계는 다음식(1)으로 표시된다. 덧붙여 s는 laplace 연산자In the machine characteristic compensating unit 4, the input signal xr1 of the mechanical characteristic compensating unit 4 is first inputted to the position command computing unit 7, and the feed forward signal xa at the position is computed. The position command calculator 7 is a calculator for attenuating and outputting the component of the antiresonant frequency? Z of the machine 2 in the input signal xr1 and the relationship between the input signal xr1 and the output signal xa is represented by the following equation (1). Additionally, s is the laplace operator

이다.to be.

또한 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1는 미분기 8에 의해 미분된 후, 속도 지령 연산기 9에 입력되고, 속도의 피드포워드 신호 va가 연산된다. 속도 지령 연산기 9는 입력 신호 vr1 중의 기계 2의 반공진주파수ωz의 성분을 감쇠해 출력하는 연산기이며 입력 신호 vr1와 출력 신호 va 사이의 관계는 다음식(2)으로 표시된다.Further, the input signal xr1 of the mechanical characteristic compensating unit 4 is differentiated by the differentiator 8 and then inputted to the speed command computing unit 9, and the feed forward signal va of the speed is calculated. The speed command calculator 9 is a calculator that attenuates and outputs the component of the anti-resonant frequency? Z of the machine 2 in the input signal vr1, and the relationship between the input signal vr1 and the output signal va is represented by the following equation (2).

또한 미분기 8의 출력 신호는 연산기 10에 의해 미분되어 기계 2의 총 관성 J가 곱셈된 후, 토크 지령 연산기 11에 입력되고, 토크의 피드포워드 신호τa가 연산된다. 여기서 말하는 총 관성이란 모터 관성과 부하 관성과의 합계 관성이다. 토크 지령 연산기 11은 입력 신호τr1 중의 기계 2의 공진 주파수ωp의 성분을 감쇠해 출력하는 연산기이며 입력신호τr1와 출력 신호τa 사이의 관계는 다음식(3)으로 표시된다.Further, the output signal of the differentiator 8 is differentiated by the arithmetic unit 10 to be multiplied by the total inertia J of the machine 2, then input to the torque command calculator 11, and the feed forward signal? A of torque is calculated. The total inertia referred to here is the total inertia of motor inertia and load inertia. The torque command computing unit 11 is a computing unit for attenuating and outputting the component of the resonance frequency? P of the machine 2 in the input signal? R1, and the relationship between the input signal? R1 and the output signal? A is represented by the following equation (3).

다음으로 위치의 피드포워드 신호 xa, 속도의 피드포워드 신호 va, 토크의 피드포워드 신호τa는 피드백 보상부 5에 입력된다. 피드백 보상부 5에서는 감산기 12에 있어서 위치의 피드포워드 신호 xa에서 기계 2보다 출력되는 모터 위치 신호 xm를 줄여 위치 제어기 13에 출력해, 위치 제어기 13에서는 속도 제어 신호 vc를 구한다. 덧붙여 위치 제어기 13은 피드백 제어계가 안정이 되는 것이면 어떠한 구성에서도 좋지만 통상은 비례 제어기 등이 이용된다. 또한 가감산기 14에 있어서 속도의 피드포워드 신호 va와 속도 제어 신호 vc를 가산한 값에서 기계 2보다 출력되는 전동기 속도신호 vm를 줄여 속도 제어기 15에 출력해, 속도 제어기 15에서는 토크 제어 신호τc를 구한다. 덧붙여 속도 제어기 15는 피드백 제어계가 안정적으로 되는 것이면 어떠한 구성에서도 좋지만 통상은 비례, 적분 제어기 등이 이용된다. 또한 가산기 16에 있어서 토크의 피드포워드 신호τa와 토크 제어신호τc를 가산한 값이 모터토크 지령 신호τm로서 기계 2에 출력되어 모터 17이 구동된다. 기계 2는 모터설치대 위에 설치된 모터 17과 부하 18이 토크 전달기구로 결합되어 있고, 모터 17에 설치된 회전 검출기에 의해 모터 위치 신호 xm 및 전동기 속도 신호 vm가 출력된다. 여기서 모터 17이 발생하는 토크는 모터 토크 지령 신호τm에 충분히 빠르게 추종하는 것이다.Next, the feed forward signal xa at the position, the feed forward signal va at the speed, and the feed forward signal? A at the torque are inputted to the feedback compensator 5. In the feedback compensating unit 5, the motor position signal xm outputted from the machine 2 is reduced from the feed forward signal xa at the position in the subtractor 12 to the position controller 13, and the position controller 13 obtains the speed control signal vc. In addition, the position controller 13 may be of any configuration as long as the feedback control system is stable, but usually a proportional controller or the like is used. Further, in the adder-subtracter 14, the motor speed signal vm outputted from the machine 2 is reduced by adding the speed feed-forward signal va and the speed control signal vc to the speed controller 15, and the speed controller 15 obtains the torque control signal? C . In addition, the speed controller 15 may be of any configuration as long as the feedback control system is stable, but generally proportional and integral controllers are used. The value obtained by adding the feed forward signal? A of the torque and the torque control signal? C in the adder 16 is outputted to the machine 2 as the motor torque command signal? M, and the motor 17 is driven. In the machine 2, the motor 17 and the load 18 provided on the motor mount are coupled by a torque transmission mechanism, and the motor position signal xm and the motor speed signal vm are outputted by the rotation detector provided on the motor 17. Here, the torque generated by the motor 17 follows the motor torque command signal? M sufficiently fast.

이러한 구성에 의하면 기계 2의 진동 특성에 따라 기계 2의 부하 위치가 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1에 완전하게 추종하도록 적절하게 연산된 위치, 속도 및 토크의 피드포워드 신호가 피드백 보상부 5에 출력되기 때문에, 부하 위치 xl는 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1에 완전하게 추종한다. 이것을 식에서 표현하면 다음과 같이 된다.According to this configuration, a feed forward signal of the position, speed, and torque calculated appropriately so that the load position of the machine 2 completely follows the input signal xr1 of the mechanical characteristic compensating section 4 according to the vibration characteristic of the machine 2 is fed to the feedback compensator 5 The load position xl completely follows the input signal xr1 of the mechanical characteristic compensating unit 4. [ This can be expressed as follows.

기계 2가 2 관성 공진계로 근사할 수 있을 경우, 모터 토크 지령 신호τm와 모터 위치 xm 사이의 관계는 다음식(4)과 같이 된다.If the machine 2 can be approximated to a two-inertia resonance system, the relationship between the motor torque command signal? M and the motor position xm becomes as shown in the following equation (4).

또한 모터 위치 xm와 부하 위치 xl 사이의 관계는 다음식(5)과 같이 된다.The relationship between the motor position xm and the load position xl is as shown in (5).

또한 모터 속도 vm와 모터 위치 xm 사이의 관계는 다음식(6)과 같이 된다.Also, the relationship between the motor speed vm and the motor position xm is as shown in (6).

vm(s)=s xm(s) (6)vm (s) = s xm (s) (6)

또한 위치 제어기 13 및 속도 제어기 15의 전달 함수를 각각 Cp(s) 및 Cv(s)로 하면, 피드백 보상부 5의 입출력 관계는 다음식(7)으로 표시된다.If the transfer functions of the position controller 13 and the velocity controller 15 are Cp (s) and Cv (s), respectively, the input / output relationship of the feedback compensator 5 is represented by the following equation (7).

τm(s) =Cv(s)(Cp(s)(xa(s) -xm(s)) +va(s) -vm(s)) +τa(s) (7) 식(1)에서 식(5), 식(6), 식(7) 각 관계식이 성립되는 것을 고려하고, 이 실시 형태 1의 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1와 기계 2의 부하 위치 xl 사이의 관계를 구하면, xl=xr1가 된다. 즉 부하 위치 xl는 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1에 완전하게 추종한다. 따라서, 지령 위치에서 부하 위치까지의 응답 특성은 FIR 필터 6의 응답 특성과 동일해진다.(s) = Cv (s) (Cp (s) (xa (s) - xm (s)) + va (s) The relation between the input signal xr1 of the mechanical characteristic compensating unit 4 and the load position xl of the machine 2 in the first embodiment is obtained and the relation xl (x) = xr1. That is, the load position xl completely follows the input signal xr1 of the mechanical characteristic compensating unit 4. [ Therefore, the response characteristic from the command position to the load position becomes the same as the response characteristic of the FIR filter 6.

도 2는 대칭의 임펄스 응답을 나타내는 특성도이며 FIR 필터 6의 임펄스 응답이 이 도 2에 나타내도록 대칭의 형태에 가까우면 공지와 같이 입력이 대칭이면 출력도 대칭이 되기 때문에 대칭의 지령 궤적에 대한 응답 궤적은 대칭이 되어 같은 형상의 궤적을 왕복시켰을 때의 왕복의 응답 궤적이 거의 같은 형태가 된다. 또한 FIR 필터 6의 임펄스 응답이 완전에 대칭의 형태이면 즉 직선 위상 FIR 필터이면 대칭의 지령 궤적에 대한 응답 궤적은 완전에 대칭이 되어 같은 형상의 궤적을 왕복시켰을 때의 왕복의 응답 궤적은 일치한다. 또한 토크의 피드포워드 신호τr1는 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1를 최대로 4층 미분한 성분을 포함하고 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1가 충분히 평활화되어 있지 않은 경우에는 토크의 피드포워드 신호τr1가 임펄스형 매우 큰 값이 되어 기계 2에 악영향을 주는 것을 생각되지만, FIR 필터 6의 구성을 이동평균 필터의 2개의 직렬 결합으로 한 것으로 위치 지령 신호 xr1가 위치 제어로 잘 이용되는 가속도 스텝 지령이면 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1를 4층 미분해도 임펄스형 신호가 되지 않고 토크의 피드포워드 신호τr1가 임펄스형 매우 큰 성분을 포함하는 것이 회피된다. 또한 이 FIR 필터 6의 임펄스 응답은 대칭의 형태인 것에서 대칭의 지령 궤적에 대한 응답 궤적은 완전에 대칭이 되어 같은 형상의 궤적을 왕복시켰을 때의 왕복의 응답 궤적은 일치한다.FIG. 2 is a characteristic diagram showing a symmetrical impulse response. When the impulse response of the FIR filter 6 is close to a symmetric form as shown in FIG. 2, if the input is symmetric, The response trajectory becomes symmetrical and the trajectory of the reciprocating response when the trajectory of the same shape is reciprocated is almost the same shape. If the impulse response of the FIR filter 6 is a perfectly symmetric form, that is, if the FIR filter is a linear phase FIR filter, the response locus of the symmetric command locus is completely symmetrical and the reciprocal locus of response when the same locus locus is reciprocated . Further, the feed forward signal? R1 of the torque includes a component of the input signal xr1 of the machine characteristic compensation section 4 up to a maximum of four layers, and when the input signal xr1 of the machine characteristic compensation section 4 is not sufficiently smoothed, Although it is conceivable that? r1 becomes an impulsive-type very large value and adversely affects the machine 2, since the configuration of the FIR filter 6 is composed of two series combination of moving average filters, the position command signal xr1 is used as an acceleration step command It is avoided that the input signal xr1 of the mechanical characteristic compensating unit 4 is not a four-layer differentiated-water-impulse-type signal and the feedforward signal? R1 of the torque includes a very large impulse component. Also, since the impulse response of this FIR filter 6 is symmetrical, the response locus of the symmetric command locus is perfectly symmetrical, and the reciprocal locus of response when the same locus locus is reciprocated is consistent.

덧붙여 FIR 필터 6은 직선 위상 FIR 필터와 같이 직선 위상 특성을 가지는 것이 바람직하지만 직선 위상 특성을 가지지 않는 일반의 FIR 필터를 이용해도, 출력이 과거의 유한 시간의 이력에서 정해지기 때문에, FIR 필터 이외의 필터, 즉 IIR(Infinite Impulse Response) 필터를 이용할 경우보다 대칭의 응답 궤적을 득 싸다고 하는 이점이 있다. 덧붙여 FIR 필터에 대해서는 예를 들면 F.R.코너 저필터 회로 입문(모리키타 출판) 등에 상세한 해설이 있다.In addition, although it is preferable that the FIR filter 6 has a linear phase characteristic like a linear phase FIR filter, even if a general FIR filter having no linear phase characteristic is used, since the output is determined in the history of the past finite time, Filter, that is, an IIR (Infinite Impulse Response) filter, is advantageous in obtaining a symmetrical response locus. In addition, for FIR filter, for example, there is a detailed commentary on F.R. corner filter circuit introduction (Morikita Publishing).

다음으로 이 실시 형태 1에 의한 효과를 수치 시뮬레이션에 의해 나타낸다.Next, the effect of the first embodiment is shown by numerical simulation.

도 3은 이 발명의 실시 형태 1에 의한 서보 제어 장치를 나타내는 전체 구성도이며 도면에 있어서 x축용, y축용 서보제어 장치 1a,1 b에 의해 2축의 자유도를 가지는 기계 2를 x축용, y축용 모터 17a,17 b를 이용해 구동하는 것이다.Fig. 3 is an overall configuration diagram showing a servo control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In Fig. 3, the machine 2 having two axes of freedom is controlled by the x- and y-axis servo control devices 1a and 1b for x- And is driven by the motors 17a and 17b.

도 4는 이 발명의 실시 형태 1에 의한 서보 제어 장치의 지령 궤적과 응답 궤적을 나타내는 특성도이다. 지령 궤적은 각도 90도의 코너의 형상이며 응답 궤적은 이 지령 궤적의 진행 방향을 진행 방향 A 및 진행 방향 B로 한 경우, 즉 같은 형상의 궤적을 왕복시킨 경우에 대해서 나타내고 있다. 기계 2의 공진 주파수ωp는 300 rad/s, 반공진주파수ωz는 200 rad/s로 하고 있다.4 is a characteristic diagram showing a command locus and a response locus of the servo control apparatus according to the first embodiment of the present invention. The command locus is a shape of a corner at an angle of 90 degrees, and the response locus shows a case where the traveling direction of the command locus is the traveling direction A and the traveling direction B, that is, the locus of the same shape is reciprocated. The resonance frequency ωp of the machine 2 is 300 rad / s, and the antiresonance frequency ωz is 200 rad / s.

도 4에 나타낸 예에서는 응답 궤적은 종래의 특허문헌 1에 비해 진동이 억제되어 있고, 특허문헌 2에 비해 왕복의 응답 궤적의 차이가 감소되어 있는 것을 알 수 있다. 이상에 의해, 금형 등을 왕복 가공시킬 경우에도 상처가 없는 가공면을 얻을 수 있다.In the example shown in Fig. 4, the vibration is suppressed in the response locus as compared with the conventional patent document 1, and the difference in the response locus of the reciprocation is reduced as compared with the patent document 2. [ As a result, a machined surface free from scratches can be obtained even when a mold or the like is reciprocated.

이상과 같이 이 실시 형태 1에 의하면 기계 특성 보상부 4에서 기계 2를 2 관성 공진계견, 기계 2의 점성 마찰에 의한 감쇠 특성을 무시할 수 있을 경우에 기계 2의 특성값(공진 주파수, 반공진주파수, 총 관성)을 이용해 위치, 속도 및 토크의 피드포워드 신호를 구함으로써, 기계 2의 특성으로 인한 진동을 감소시킬 수 있다.As described above, according to the first embodiment, when the mechanical characteristics compensating unit 4 can ignore the attenuation characteristics due to the viscous friction of the machine 2 and the mechanical inertia force of the machine 2, the characteristic values of the machine 2 (resonance frequency, antiresonance frequency , Total inertia) can be used to determine the feed forward signal of position, velocity, and torque, thereby reducing vibration due to the characteristics of machine 2.

또한 기계 특성 보상부 4에 의해 얻어진 피드포워드 신호를 피드백 보상부 5에 출력함으로써, 기계 2의 위치를 기계특성 보상부 4의 입력, 즉 FIR 필터부 3의 출력에 완전하게 추종시킬 수 있다.Further, by outputting the feedforward signal obtained by the mechanical characteristic compensating section 4 to the feedback compensating section 5, the position of the machine 2 can be completely followed by the input of the mechanical characteristic compensating section 4, that is, the output of the FIR filter section 3.

또한 FIR 필터부 3에 의해 궤적을 용이에 대칭의 형태로 하고 왕복 시의 궤적이 일치시킬 수 있기 때문에, 왕복 가공을 할 경우에도 단차가 없는 가공면을 얻을 수 있다.Further, since the trajectory of the FIR filter section 3 is easily symmetrical and the trajectory at the time of reciprocation can be made coincident, it is possible to obtain a machined surface with no step even when reciprocating.

또한 FIR 필터부 3을 2 단 이상의 이동평균 필터로 하고, 이동평균 필터의 완화시간을 요구 궤적 정밀도에 따라 설정함으로써, 궤적의 대칭성을 유지해, 피드백 보상부 5에 입력되는 신호가 큰 임펄스형 신호가 되어 기계 2에 큰 쇼크를 부여하는 것을 회피함과 동시에, 응답 궤적의 지령 궤적으로부터의 오차를 요구 궤적 정밀도 이내로 할 수 있다.By setting the FIR filter section 3 as a moving average filter of two or more stages and setting the relaxation time of the moving average filter in accordance with the required trajectory accuracy, symmetry of the trajectory is maintained and the impulse- Thereby avoiding giving a great shock to the machine 2 and making the error from the command trajectory of the response trajectory within the required trajectory accuracy.

실시 형태 2.Embodiment 2 Fig.

도 5는 이 발명의 실시 형태 2에 의한 서보 제어 장치를 나타내는 블럭도이며 도면에 있어서 1차 지연 필터 21은 기계특성 보상부 4에 설치되고, 기계 2의 점성 마찰에 의한 감쇠 특성 영향을 감소시키도록, 완화시간이 기계 2의 감쇠 정수, 반공진주파수 및 부하 관성에 따라 설정되는 것이며 위치 지령 신호를 보정하는 것이다.FIG. 5 is a block diagram showing a servo control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, the first-order delay filter 21 is provided in the mechanical characteristic compensating section 4 and reduces the influence of the attenuation characteristic caused by the viscous friction of the machine 2 And the relaxation time are set according to the attenuation constant, anti-resonance frequency and load inertia of the machine 2, and the position command signal is corrected.

또한 위치 지령 연산기 22는 1차 지연 필터 21에 의해 보정된 위치 지령 신호에서 기계 2의 점성 마찰에 의한 감쇠 특성을 고려한 기계 2의 반공진주파수 성분을 감쇠하고, 위치의 피드포워드 신호를 연산하는 것이며 속도 지령 연산기23은 미분기 8에 의한 연산값에서 기계 2의 점성 마찰에 의한 감쇠 특성을 고려한 기계 2의 반공진주파수 성분을 감쇠하고, 속도의 피드포워드 신호를 연산하는 것이며 토크 지령 연산기 24는 연산기 10에 의한 연산값에서 기계 2의 점성 마찰에 의한 감쇠 특성을 고려한 기계 2의 공진 주파수 성분을 감쇠하고, 토크의 피드포워드 신호를 연산하는 것이다.Further, the position command calculator 22 calculates the feed forward signal of the position by attenuating the anti-resonance frequency component of the machine 2 considering the attenuation characteristic due to the viscous friction of the machine 2 in the position command signal corrected by the first-order delay filter 21 The speed command computing unit 23 computes a feed forward signal of the speed by subtracting the anti-resonance frequency component of the machine 2 from the calculated value by the differentiator 8 in consideration of the attenuation characteristic caused by the viscous friction of the machine 2, The resonance frequency component of the machine 2 is taken into consideration in consideration of the attenuation characteristic due to the viscous friction of the machine 2, and the feed forward signal of the torque is calculated.

기타 구성에 대해서는 도 1과 동등하다.Other configurations are the same as in Fig.

도 5에 있어서 상기 실시 형태 1과 다른 점은 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1를 1차 지연 필터 21으로 보정하고 나서 위치 지령 연산기 22 및 미분기 8에 출력하는 점과 위치 지령 연산기 22, 속도 지령 연산기 23 및 토크 지령 연산기 24에 있어서 기계 2의 감쇠 특성을 고려한 구성으로 한 점이다.5 differs from the first embodiment in that the input signal xr1 of the mechanical characteristic compensating unit 4 is corrected by the first-order delay filter 21 and then output to the position command computing unit 22 and the differentiator 8, the position command computing unit 22, And the attenuation characteristic of the machine 2 is considered in the computing unit 23 and the torque command computing unit 24.

기계 2의 점성 마찰에 의한 감쇠 특성을 무시할 수 없는 경우, 상기 실시 형태 1에 나타낸 구성에서는 이 특성으로 인해 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1와 부하 위치 xl 사이에 위상의 어긋남이 발생해 부하 위치 xl를 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1에 정확하게 추종시킬 수 없게 될 경우가 있다.When the attenuation characteristic due to the viscous friction of the machine 2 can not be ignored, in the structure shown in the first embodiment, a phase shift occurs between the input signal xr1 and the load position xl of the mechanical characteristic compensating section 4 due to this characteristic, xl may not follow the input signal xr1 of the mechanical characteristic compensating unit 4 exactly.

거기서 1차 지연 필터 21에서는 기계 2의 점성 마찰에 의한 감쇠 특성으로 인한 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1와 부하 위치 xl 사이의 위상의 어긋남이 해소되도록 완화시간을 설치해, 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1를 보정하는 것이다. 1차 지연 필터 21의 입력 신호 xr1와 출력 신호 xr2 사이의 관계는 다음식(8)으로 표시된다.Thereby, in the first delay filter 21, a relaxation time is set so that the phase shift between the input signal xr1 and the load position xl of the mechanical characteristic compensating section 4 due to the attenuation characteristic due to the viscous friction of the machine 2 is canceled, And corrects the input signal xr1. The relationship between the input signal xr1 and the output signal xr2 of the first-order delay filter 21 is represented by the following equation (8).

또한 위치 지령 연산기 22는 1차 지연 필터 21에 의해 보정된 입력 신호 xr2 중의 기계 2의 감쇠 특성을 고려한 기계2의 반공진주파수ωz의 성분을 감쇠해 출력하는 연산기이며 입력 신호 xr2와 출력 신호 xa 사이의 관계는 다음식(10)으로 표시된다.The position command calculator 22 is a calculator for attenuating and outputting the component of the anti-resonance frequency? Z of the machine 2 in consideration of the attenuation characteristic of the machine 2 in the input signal xr2 corrected by the first-order delay filter 21 and between the input signal xr2 and the output signal xa Is expressed by the following equation (10).

또한 속도 지령 연산기 23은 입력 신호 vr1 중의 기계 2의 감쇠 특성을 고려한 기계 2의 반공진주파수ωz의 성분을 감쇠해 출력하는 연산기이며 입력 신호 vr1와 출력 신호 va 사이의 관계는 다음식(11)으로 표시된다.The speed command calculator 23 is a calculator for attenuating and outputting the component of the anti-resonance frequency? Z of the machine 2 in consideration of the attenuation characteristic of the machine 2 in the input signal vr1 and the relationship between the input signal vr1 and the output signal va is expressed by the following equation (11) Is displayed.

또한 토크 지령 연산기 24는 입력 신호τr1 중의 기계 2의 감쇠 특성을 고려한 기계 2의 공진 주파수ωp의 성분을 감쇠해 출력하는 연산기이며 입력 신호τr1와 출력 신호τa 사이의 관계는 다음식(12)으로 표시된다.The torque command calculator 24 is a calculator for attenuating and outputting the component of the resonance frequency? P of the machine 2 considering the attenuation characteristic of the machine 2 in the input signal? R1, and the relationship between the input signal? R1 and the output signal? do.

여기서 감쇠비ζp는 기계의 감쇠 정수 c, 공진 주파수ωp, 부하 관성 Jl, 모터 관성 Jm를 이용해 다음식(13)과 같이 나타낼 수 있다.Here, the damping ratio ζp can be expressed as (13) using the damping constant c of the machine, the resonant frequency ωp, the load inertia Jl, and the motor inertia Jm.

이러한 구성에 의하면 기계 2가 점성 마찰 등에 의한 감쇠 특성을 가질 경우에도 부하 위치 xl는 기계 특성 보상부 4의입력 신호 xr1에 완전하게 추종한다. 이것을 식에서 표현하면 다음과 같이 된다. 기계 2가 2 관성 공진계로 근사할 수있고 감쇠 특성을 가질 경우, 모터 토크 지령 신호τm와 모터 위치 xm 사이의 관계는 다음식(14)과 같이 된다.According to this configuration, even when the machine 2 has damping characteristics due to viscous friction or the like, the load position xl completely follows the input signal xr1 of the mechanical characteristic compensating section 4. [ This can be expressed as follows. When the machine 2 can be approximated to a bivacar resonance system and has an attenuation characteristic, the relationship between the motor torque command signal? M and the motor position xm becomes as shown in (14).

또한 모터 위치 xm와 부하 위치 xl 사이의 관계는 다음식(15)과 같이 된다.Further, the relationship between the motor position xm and the load position xl becomes as shown in the following equation (15).

또한 모터 속도 vm와 모터 위치 xm 사이의 관계 및 피드백 보상부 5의 입출력 관계는 상기 실시 형태 1과 같이 되어, 각각 식(6) 및 식(7)으로 표시된다. 식(6) 및 식(7), 식(8)에서 식(15) 각 관계식이 성립되는 것을 고려하고, 이 실시 형태 2의 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1와 기계 2의 부하 위치 xl 사이의 관계를 구하면, xl=xr1가 된다. 즉 부하 위치 xl는 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1에 완전하게 추종한다. 따라서, 지령 위치에서 기계 2의 부하 위치까지의 응답 특성이 FIR 필터 6의 응답 특성과 일치해, 대칭으로 진동을 여기하지 않는 응답 궤적을 얻을 수 있다.The relationship between the motor speed vm and the motor position xm and the input / output relationship of the feedback compensating unit 5 are as in the first embodiment, and are expressed by the equations (6) and (7), respectively. The relationship between the input signal xr1 of the mechanical characteristic compensating unit 4 and the load position xl of the machine 2 in the second embodiment is considered in consideration of the fact that each relational expression is established in the equations (6) and (7) Xl = xr1. &Lt; / RTI > That is, the load position xl completely follows the input signal xr1 of the mechanical characteristic compensating unit 4. [ Therefore, the response characteristic from the command position to the load position of the machine 2 coincides with the response characteristic of the FIR filter 6, so that a response locus that does not excite the vibration symmetrically can be obtained.

다음으로 이 실시 형태 2의 효과를 수치 시뮬레이션에 의해 나타낸다.Next, the effect of the second embodiment is shown by numerical simulation.

도 6은 이 발명의 실시 형태 2에 의한 서보 제어 장치의 지령 궤적과 응답 궤적을 나타내는 특성도이며 도 6(a)은 x축, y축의 2축의 자유도를 가지는 기계를 이 실시 형태 2에 의한 서보 제어 장치에 의해 구동했을 때의 지령 궤적과 응답궤적이며 도 6(b)은 상기 실시 형태 1에 의한 지령 궤적과 응답 궤적이다. 지령 궤적은 각도 90도의 코너의 형상이며 기계 2의 공진 주파수ωp는 300 rad/s, 반공진주파수ωz는 200 rad/s로 하고 있다. 또한 감쇠비ζp를 0.2로 하고 있다.Fig. 6 is a characteristic diagram showing a command locus and response locus of the servo control apparatus according to the second embodiment of the present invention. Fig. 6 (a) shows a machine having two degrees of freedom in the x- and y- Fig. 6 (b) is a command locus and a response locus according to the first embodiment. The command trajectory is in the shape of a corner at an angle of 90 degrees. The resonance frequency ωp of the machine 2 is 300 rad / s and the antiresonance frequency ωz is 200 rad / s. The damping ratio? P is set to 0.2.

도 6에 나타낸 예에서는 기계 2에 감쇠 특성이 있을 경우에는 이 실시 형태 2에 의한 서보 제어 장치를 이용함으로써 상기 실시 형태 1에 의한 서보 제어 장치를 이용한 경우에 비해 응답 궤적의 진동을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.In the example shown in Fig. 6, when the machine 2 has the damping characteristic, the vibration of the response locus can be suppressed as compared with the case of using the servo control apparatus according to the first embodiment by using the servo control apparatus according to the second embodiment .

이상과 같이 이 실시 형태 2에 의하면 위치 지령 연산기 22, 속도 지령 연산기 23 및 토크 지령 연산기 24에 있어서 기계 2의 점성 마찰의 감쇠 특성을 고려한 기계 2의 반공진주파수 성분 또는 공진 주파수 성분을 감쇠해, 1차 지연 필터 21에 있어서 기계 특성 보상부의 입력 신호 xr1와 부하 위치 xl 사이의 위상의 어긋남이 해소되도록 완화시간이 설정되고 입력되는 위치 지령 신호를 보정함으로써, 기계 2가 2 관성 공진계라고 볼 수 있을 경우로 기계 2의 점성 마찰에 의한 감쇠 특성이 있을 경우에도 기계 위치, 즉 부하 위치를 기계 진동을 여기하지 않고 기계 특성 보상부 4의 입력 즉 FIR 필터부 3의 출력에 완전하게 추종시킬 수 있다.As described above, according to the second embodiment, the anti-resonance frequency component or the resonance frequency component of the machine 2 in consideration of the attenuation characteristic of the viscous friction of the machine 2 is attenuated in the position instruction computing unit 22, the speed instruction computing unit 23 and the torque command computing unit 24, The relaxation time is set so that the phase difference between the input signal xr1 and the load position xl of the mechanical characteristic compensating section in the first-order delay filter 21 is canceled and the position command signal to be input is corrected, whereby the machine 2 can be regarded as a biaxial resonance system The mechanical position, that is, the load position can be completely followed by the input of the mechanical characteristic compensating unit 4, that is, the output of the FIR filter unit 3, without exciting the mechanical vibrations, even if there is an attenuation characteristic due to viscous friction of the machine 2 .

실시 형태 3.Embodiment 3:

도 7은 이 발명의 실시 형태 3에 의한 서보 제어 장치를 나타내는 블럭도이며 도면에 있어서 5차 IIR 필터(n다음 필터) 31은 기계 특성 보상부 4에 설치되고, 원하는 주파수 차단 특성을 가지며, 위치 지령 신호를 보정하는 것이다.FIG. 7 is a block diagram showing a servo control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 7, the fifth order IIR filter (nth next filter) 31 is provided in the mechanical characteristic compensating section 4, The command signal is corrected.

도 7에 있어서 상기 실시 형태 1과 다른 점은 기계 특성 보상부 4의 입력 신호 xr1를 5차 IIR 필터 31으로 보정하고 나서 위치 지령 연산기 7 및 미분기 8에 출력하는 점이다. 5차 IIR 필터 31은 예를 들면 다음식(16)으로 표시되는 구성으로 한다.7 differs from the first embodiment in that the input signal xr1 of the mechanical property compensating unit 4 is corrected by the fifth order IIR filter 31 and then output to the position command calculating unit 7 and the differentiator 8. [ The fifth-order IIR filter 31 is configured, for example, by the following expression (16).

여기서 K1에서 K5는 5차 IIR 필터 31의 주파수 차단 특성을 결정하는 극을 나타내는 파라미터이다.Here, K1 to K5 are parameters indicating the pole for determining the frequency blocking characteristic of the fifth-order IIR filter 31.

도 8은 5차 IIR 필터의 게인 곡선의 일례를 나타내는 특성도이다. 일례로서 K1=K2=K3=K4=K5=1000일 때의 5차 IIR필터 31의 게인 곡선을 나타내는 곳의 도 8과 같이 되어, 400 rad/s부근보다 높은 주파수 영역이 차단되어 있는 것을 알 수 있다.8 is a characteristic diagram showing an example of a gain curve of the fifth-order IIR filter. As an example, the gain curve of the fifth-order IIR filter 31 when K1 = K2 = K3 = K4 = K5 = 1000 is shown in Fig. 8, showing that the frequency region higher than 400 rad / s is blocked have.

이러한 구성에 의하면 기계 2가 2 관성 공진계로 근사할 수 있지 못하고, 공진 주파수ωp보다 높은 주파수 영역에 다른 공진점이 존재할 경우에도 그 공진점 부근의 주파수 성분이 5차 IIR 필터 31에 의해 차단되므로, 응답 궤적의 진동을 감소시킬 수 있다. 또한 위치 지령 신호에 고주파의 노이즈가 포함됨으로써 응답 궤적에 진동이 발생할 경우에도위치 지령 신호에 포함되는 고주파수 영역의 성분이 5차 IIR 필터 31에 의해 차단되므로, 응답 궤적의 진동을 감소시킬 수 있다.According to such a configuration, even if the machine 2 can not be approximated to the biaxial resonance system and a resonance point exists in a frequency region higher than the resonance frequency? P, the frequency component in the vicinity of the resonance point is blocked by the fifth order IIR filter 31, Can be reduced. In addition, even when vibration occurs in the response locus by including the high frequency noise in the position command signal, the fifth-order IIR filter 31 blocks the components in the high frequency region included in the position command signal, so that the vibration of the response locus can be reduced.

다음으로 이 실시 형태 3의 효과를 수치 시뮬레이션에 의해 나타낸다.Next, the effect of the third embodiment is shown by numerical simulation.

도 9는 이 발명의 실시 형태 3에 의한 서보 제어 장치의 지령 궤적과 응답 궤적을 나타내는 특성도이며 도 9(a)는 x축, y축의 2축의 자유도를 가지는 기계를 이 실시 형태 3에 의한 서보 제어 장치에 의해 구동했을 때의 지령 궤적과 응답궤적이며 도 9(b)는 상기 실시 형태 1에 의한 지령 궤적과 응답 궤적이다. 지령 궤적은 각도 90도의 코너의 형상이며 기계 2의 공진 주파수ωp는 300 rad/s, 반공진주파수ωz는 200 rad/s로 하고 있다. 또한 1000 rad/s에 제2 공진 주파수가 있고, 700 rad/s에 제2 반공진주파수가 있는 기계로 하고 있다.Fig. 9 is a characteristic diagram showing a command locus and response locus of the servo control apparatus according to the third embodiment of the present invention. Fig. 9 (a) shows a machine having two degrees of freedom in x- and y- Fig. 9 (b) is a command locus and a response locus according to the first embodiment. Fig. 9 (b) is a command locus and response locus when it is driven by the control device. The command trajectory is in the shape of a corner at an angle of 90 degrees. The resonance frequency ωp of the machine 2 is 300 rad / s and the antiresonance frequency ωz is 200 rad / s. There is also a second resonant frequency at 1000 rad / s and a second resonant frequency at 700 rad / s.

도 9에 나타낸 예에서는 기계 2가 2 관성 공진계로 근사할 수 있지 못하고, 제2 공진 주파수, 제2 반공진주파수가 있을 경우에는 이 실시 형태 3에 의한 서보 제어 장치를 이용함으로써 상기 실시 형태 1에 의한 서보 제어 장치를 이용한 경우에 비해 응답 궤적의 진동을 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.In the example shown in Fig. 9, when the machine 2 can not be approximated to the biaxial resonance system and the second resonance frequency and the second anti-resonance frequency exist, the servo control apparatus according to the third embodiment is used, It is understood that the vibration of the response locus can be suppressed as compared with the case of using the servo control apparatus of the present invention.

이상과 같이 이 실시 형태 3에 의하면 기계 특성 보상부 4에 원하는 주파수 차단 특성을 가지는 5차 IIR 필터 31을 구비하고, 입력되는 위치 지령 신호를 그 5차 IIR 필터 31으로 보정함으로써, 위치 지령 신호에 포함되는 노이즈나 기계특성 보상부 4의 파라미터인 기계 2의 공진 주파수, 반공진주파수보다 높은 주파수 영역에 다른 공진점 및 반공진점이 존재할 경우에 응답 궤적에 나타나는 악영향을 감소시킬 수 있다.As described above, according to the third embodiment, the mechanical property compensating section 4 is provided with the fifth order IIR filter 31 having a desired frequency cutoff characteristic, and the input position command signal is corrected by the fifth order IIR filter 31, It is possible to reduce adverse influences appearing in the response locus in the case where there are other included resonance points and anti-resonance points in the frequency range higher than the resonance frequency and anti-resonance frequency of the machine 2,

덧붙여 이 실시 형태 3에서는 5의 원하는 극을 가지는 5차 IIR 필터 31을 설치했지만, 1차 이상의 어느 IIR 필터를 설치해도 좋다.Although the fifth-order IIR filter 31 having the desired pole of 5 is provided in the third embodiment, any IIR filter of the first order or higher may be provided.

실시 형태 4.Embodiment 4.

도 10은 이 발명의 실시 형태 4에 의한 서보 제어 장치를 나타내는 블럭도이며 도면에 있어서 실시 형태 4는 기계 특성 보상부 4에 직접 입력된 위치 지령 신호를 위치의 피드포워드 신호로서 감산기 12에 출력해, 미분기 8은 위치 지령 신호를 미분해 속도의 피드포워드 신호를 연산해, 가감산기 14에 출력해, 연산기 10은 미분기 8에 의한 연산값을미분함과 동시에 기계 2의 총 관성을 곱해, 진동 억제 필터 41은 연산기 10에 의한 연산값에서 기계 2의 공진 주파수 성분을 감쇠해, 반공진주파수 성분을 증폭하고, 토크의 피드포워드 신호를 연산해, 가산기 16에 출력하는 것이다.10 is a block diagram showing a servo control apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In Embodiment 4, the position command signal directly inputted to the mechanical characteristic compensating section 4 is output to a subtracter 12 as a feed forward signal at a position , The differentiator 8 computes the feedforward signal of the non-decomposing speed at the position command signal and outputs it to the adder-subtracter 14. The arithmetic unit 10 differentiates the calculated value by the differentiator 8 and multiplies the total inertia of the machine 2, The filter 41 attenuates the resonance frequency component of the machine 2 from the computed value by the computing unit 10, amplifies the anti-resonance frequency component, computes the feed forward signal of the torque, and outputs it to the adder 16.

도 10에 있어서 기계 특성 보상부 4에 직접 입력된 위치 지령 신호 xr는 위치의 피드포워드 신호 xa로서 피드백 보상부 5에 출력된다. 또한 위치 지령 신호는 미분기 8에 의해 미분되고 속도의 피드포워드 신호 va로서 피드백 보상부5에 출력된다. 또한 미분기 8에 의한 연산값은 연산기 10에 의해 미분되어 기계 2의 총 관성이 곱셈된 후, 진동 억제필터 41에 출력되고 진동 억제 필터 41의 출력 신호는 토크의 피드포워드 신호τa로서 피드백 제어부 5에 출력된다.In Fig. 10, the position command signal xr directly input to the mechanical characteristic compensating section 4 is outputted to the feedback compensating section 5 as the feed forward signal xa at the position. Further, the position command signal is differentiated by the differentiator 8 and outputted to the feedback compensator 5 as the feed forward signal va of the speed. Further, the calculated value by the differentiator 8 is differentiated by the arithmetic unit 10 to be multiplied by the total inertia of the machine 2, then output to the vibration suppression filter 41, and the output signal of the vibration suppression filter 41 is fed to the feedback control unit 5 as the feed forward signal? .

피드백 보상부 5 및 기계 2의 구성과 동작은 상기 실시 형태 1과 같다.The configuration and operation of the feedback compensating unit 5 and the machine 2 are the same as those in the first embodiment.

다음으로 진동 억제 필터 41에 대해서 설명한다. 진동 억제 필터 41의 입력 신호τr1와 출력 신호τa와의 관계는 기계2의 공진 주파수ωp와 기계 2의 반공진주파수ωz를 이용해 다음식(17)으로 표시되는 것으로 한다.Next, the vibration suppression filter 41 will be described. The relationship between the input signal? R1 and the output signal? A of the vibration suppression filter 41 is represented by the following equation (17) using the resonance frequency? P of the machine 2 and the antiresonance frequency? Z of the machine 2.

이와 같이 연산기 10에 의한 연산값에서 기계 2의 공진 주파수 성분을 감쇠해, 반공진주파수 성분을 증폭하는 것이 다.In this manner, the resonance frequency component of the machine 2 is attenuated by the operation value calculated by the arithmetic unit 10 to amplify the anti-resonance frequency component.

이러한 구성에 의하면 보다 간이한 구성으로 기계 진동의 감소를 도모할 수 있다. 또한 기계 2가 모터 17과 부하 18 사이의 강성은 높지만 모터 17과 모터 설치대 사이의 강성이 낮고 기계 진동이 모터 17과 모터 설치대 사이의 공진 및 반공진이 원인으로 일어날 경우에는 그 공진 및 반공진으로 인한 진동 성분이 진동 저감 필터 41에 의해 제거되고,According to such a configuration, it is possible to reduce the mechanical vibration with a simpler configuration. In addition, when the machine 2 has a high rigidity between the motor 17 and the load 18, but the rigidity between the motor 17 and the motor mount is low and mechanical vibrations occur due to resonance between the motor 17 and the motor mount and anti-resonance, The vibration component is removed by the vibration reduction filter 41,

부하 위치 xl는 위치 지령 신호 xr에 완전하게 추종한다.The load position xl completely follows the position command signal xr.

이것을 식에서 표현하면 다음과 같이 된다. 기계 2가 모터 17과 부하 18 사이의 강성은 충분히 높고 모터 17과 모터설치대 사이의 강성이 낮은 것 같은 모델로 근사할 수 있을 경우, 모터 토크 지령 신호τm와 모터 위치 xm 사이의 관계는 다음식(18)과 같이 된다.This can be expressed as follows. The relationship between the motor torque command signal tau m and the motor position xm can be expressed by the following equation (2) when the machine 2 is sufficiently high in rigidity between the motor 17 and the load 18 and can be approximated to a model in which the rigidity between the motor 17 and the motor mount is low. 18).

또한 모터 위치 xm와 부하 위치 xl 사이의 관계는 다음식(19)과 같이 된다.Also, the relationship between the motor position xm and the load position xl is as shown in (19).

xl(s) =xm(s) (19) 또한 모터 속도 vm와 모터 위치 xm 사이의 관계 및 피드백 보상부 5의 입출력 관계는 상기 실시 형The relationship between the motor speed vm and the motor position xm and the input / output relationship of the feedback compensating unit 5 are given by the following equation (1): xl (s) = xm (s)

태 1과 같이되어 각각식(6) 및 식(7)으로 표시된다. 식(6) 및 식(7), 식(17)에서 식(19) 각 관계식이 성립되는 것을 고려하고, 이 실시 형태 4의 위치 지령 신호 xr와 기계 2의 부하 위치 xl 사이의 관계를 구하면, xl=xr가 된다. 즉 부하 위치 xl는 위치 지령 신호 xr에 완전하게 추종한다. 따라서, 효과적으로 기계 진동을 억제할 수 있다.(6) and (7), respectively. When the relationship between the position command signal xr of the fourth embodiment and the load position xl of the machine 2 is obtained in consideration of the fact that the respective relational expressions are established in the equations (6) and (7) xl = xr. That is, the load position xl completely follows the position command signal xr. Therefore, it is possible to effectively suppress the mechanical vibration.

다음으로 이 실시 형태 4의 효과를 수치 시뮬레이션에 의해 나타낸다.Next, the effect of the fourth embodiment is shown by numerical simulation.

도 11은 이 발명의 실시 형태 4에 의한 서보 제어 장치의 지령 궤적과 응답 궤적을 나타내는 특성도이며 x축, y축의 2축의 자유도를 가지는 기계 2를 구동했을 때의 지령 궤적과 응답 궤적을 나타낸 것이다. 지령 궤적은 각도 90도의 코너의 형상이며 응답 궤적은 이 지령 궤적의 진행 방향을 도 14에 의한 진행 방향 A 및 진행 방향 B로 한 경우, 즉 같은 형상의 궤적을 왕복시킨 경우에 대해서 나타내고 있다. 또한 기계 2는 모터 17과 부하 18 사이의 강성은 충분히 높지만 모터 17과 모터 설치대 사이의 강성이 낮은 것으로 하고 있다. 기계 2의 공진 주파수ωp는 300 rad/s, 반공진주파수ωz는 200 rad/s로 하고 있다.Fig. 11 is a characteristic diagram showing a command locus and a response locus of the servo control apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, and shows a command locus and a response locus when a machine 2 having two degrees of freedom in x and y axes is driven . The command locus is a shape of a corner at an angle of 90 degrees, and the response locus shows a case in which the traveling direction of the command locus is the traveling direction A and the traveling direction B in Fig. 14, that is, the locus of the same shape is reciprocated. Further, the rigidity between the motor 17 and the load 18 is sufficiently high, but the rigidity between the motor 17 and the motor mount is low. The resonance frequency ωp of the machine 2 is 300 rad / s, and the antiresonance frequency ωz is 200 rad / s.

도 11에 나타낸 예에서는 응답 궤적은 기계 2에 있어서 모터 17과 모터 설치대 사이의 강성이 낮은 경우에도 이 실시형태 4에 의한 서보 제어 장치를 이용함으로써 종래 예에 비해 응답 궤적의 진동이나 왕복의 응답 궤적의 차이가 억제되어 있는 것을 알 수 있다.In the example shown in Fig. 11, even when the stiffness between the motor 17 and the motor mounting base is low in the machine 2, the servo control apparatus according to the fourth embodiment is used to provide a response locus vibration or reciprocating response locus Is suppressed.

이상과 같이 이 실시 형태 4에 의하면 진동 억제 필터 41에 있어서 연산기 10에 의한 연산값에서 기계 2의 공진 주파수 성분을 감쇠해, 반공진주파수 성분을 증폭하고, 토크의 피드포워드 신호를 연산함으로써, 상기 실시 형태 1보다As described above, according to the fourth embodiment, in the vibration suppression filter 41, the resonance frequency component of the machine 2 is attenuated by the computation value by the arithmetic unit 10 to amplify the antiresonance frequency component, and the feed forward signal of the torque is computed, Embodiment 1

간단한 구성으로 진동 억제 효과를 얻을 수 있다. 특히 기계 2의 모터 17과 모터 설치대 사이의 강성이 낮은 것이 원인으로 진동이 일어날 경우, 기계 2의 진동을 억제할 수 있다.The vibration suppression effect can be obtained with a simple structure. In particular, when vibration occurs due to low stiffness between the motor 17 of the machine 2 and the motor mounting base, vibration of the machine 2 can be suppressed.

실시 형태 5.Embodiment 5:

도 12는 이 발명의 실시 형태 5에 의한 서보 제어 장치를 나타내는 블럭도이며 도면에 있어서 위치 지령 보정부 51은 FIR 필터부 3과 기계 특성 보상부 4 사이에 설치되고, FIR 필터 6 및 5차 IIR 필터 31에 의해 발생하는, 이들의 필터의 차단 주파수 이하의 저주파 수 영역의 게인 저하의 영향을 감소시키는 특성을 가지며, 위치 지령 신호를 보정하는 것12 is a block diagram showing a servo control apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. In the figure, the position command correcting unit 51 is provided between the FIR filter unit 3 and the mechanical characteristic compensating unit 4, and includes an FIR filter 6 and a fifth order IIR Which has a characteristic of reducing the influence of the gain reduction in the low frequency region below the cutoff frequency of the filter generated by the filter 31 and correcting the position command signal

이다.to be.

또한 모의 위치 제어 루프부 52는 위치의 피드포워드 신호와 속도의 피드포워드 신호에서 피드백 보상부 5를 모의한 연산을 해 모의 속도 신호를 연산하는 것이며 토크 보정 신호 연산부 53은 모의 속도 신호의 부호의 변화에 따라 토크보정 신호를 연산해 가산기 16에 출력하는 것이다.Further, the simulated position control loop unit 52 computes a simulated speed signal by performing an operation simulating the feedback compensating unit 5 in the feedforward signal of the position and the feedforward signal of the speed, and the torque correction signal computing unit 53 computes the change And outputs the torque correction signal to the adder 16.

또한 모의 위치 제어 루프부 52에서 감산기 54는 위치의 피드포워드 신호에서 모의 위치 신호를 감산해 제2 위치 제어기 55에 출력해, 제2 위치 제어기 55는 위치 제어기 13과 같은 연산을 해 가산기 56에 출력해, 가산기 56은 제2 위치 제어기 55의 출력과 속도의 피드포워드 신호를 가산해 모의 속도 신호를 구해 적분기 57은 모의 속도 신호를 적분해 모의 위치 신호를 구하는 것이다.Further, the subtracter 54 in the simulated position control loop unit 52 subtracts the simulated position signal from the feed forward signal of the position and outputs it to the second position controller 55. The second position controller 55 performs the same operation as the position controller 13 and outputs to the adder 56 The adder 56 adds the feed forward signal of the speed and the output of the second position controller 55 to obtain a simulation speed signal, and the integrator 57 integrates the simulation speed signal to obtain a simulation position signal.

기타 구성에 대해서는 도 7과 동등하다.Other configurations are the same as in Fig.

도 12에 있어서 상기 실시 형태 3과 다른 점은 FIR 필터부 3의 출력 신호를 위치 지령 보정부 51으로 보정하고 나서기계 특성 보상부 4에 출력하는 점과 위치의 피드포워드 신호와 속도의 피드포워드 신호를 모의 위치 제어 루프부52에 출력해 모의 속도 신호를 구해 모의 속도 신호를 토크 보정 신호 연산부 53에 입력해 토크 보정 신호를 연산해모터 토크 지령 신호에 가산하는 점이다.12 is different from the third embodiment in that the output command of the FIR filter unit 3 is corrected by the position command correction unit 51, To the simulated position control loop unit 52, obtains a simulated speed signal, inputs the simulated speed signal to the torque correction signal computing unit 53, computes a torque correction signal, and adds the calculated torque correction signal to the motor torque command signal.

FIR 필터 6 및 5차 IIR 필터 31은 지령을 평활화해 피드백 보상부 5로의 입력 신호가 큰 임펄스형이 되어 기계 2에 악영향을 주는 것을 방지해, 위치 지령 신호에 포함되는 고주파수 영역의 성분을 차단해 응답 궤적의 진동을 감소시킬 수 있지만, 모두 저역 통과형 필터이며 고주파수 영역이 될수록 게인은 저하한다. 이들의 필터는 차단 주파수 이하의The FIR filter 6 and the fifth order IIR filter 31 smooth the command to prevent the input signal to the feedback compensating unit 5 from becoming impulse type having a large impulse to adversely affect the machine 2 and to block the components in the high frequency region included in the position command signal The vibration of the response locus can be reduced. However, the gain is lowered in the high-frequency region as a low-pass filter. These filters have a cutoff frequency of less than

저주파 수 영역에서도 얼마 안되는 게인의 저하가 있고, 이것이 원인으로 원호 지령 시에는 응답 궤적의 반경이 지령궤적의 반경보다 작아지는 일이 있다.There is a slight decrease in the gain even in the low frequency region. As a result, the radius of the response locus may be smaller than the radius of the command locus at the time of the arc command.

거기서 위치 지령 보정부 51에서는 FIR 필터 6 및 5차 IIR 필터 31에 의해 발생하는 게인 저하의 영향이 작아지도록 위치지령 신호를 보정하는 것이다. 위치 지령 보정부 51의 입력 신호 xr1와 출력 신호 xr11 사이의 관계는 다음식(20)으로 표시된다.The position command correction unit 51 corrects the position command signal so that the influence of the gain reduction caused by the FIR filter 6 and the fifth order IIR filter 31 is reduced. The relationship between the input signal xr1 and the output signal xr11 of the position command correcting unit 51 is represented by the following equation (20).

xr11(s)=(1+α·s) xr1(20) 여기서 α는 보정량을 가감하는 파라미터이며 위치 지령 신호 xr에서 5차 IIR 필터 31의 출력xr2까지의 저주파 수 영역에서의 게인 저하가 원하는 값 이하가 되도록 설정된다.Here,? is a parameter for adding or subtracting the correction amount, and the gain reduction in the low frequency region from the position command signal xr to the output xr2 of the fifth order IIR filter 31 is set to a desired value (xr11 (s) Or less.

또한 모터 17에 마찰력이 작용할 경우, 모터 17의 회전 방향이 반전할 경우에 추종 지연이 발생해 지령 궤적과 응답궤적 사이에 오차가 발생하는 원인이 되는 일이 있다. 이러한 경우, 모터 속도의 부호가 변화할 경우에 토크 지령에 보정 지령을 부여함으로써 추종 지연을 해소할 수 있다. 그러나 전동기 속도 신호의 부호의 변화 시에 보정 지령을 부여하는 방식으로는 모터 17의 정지 시에 모터 17이나 부하 18에 가해지는 얼마 안되는 외란에 의해 전동기 속도 신호의 부호가 변화한 경우도 모터 17의 회전 방향이 반전했다고 봐 보정 지령을 주게 되어, 바람직하지 않다.When a frictional force is applied to the motor 17, a follow-up delay occurs when the rotation direction of the motor 17 is reversed, which may cause an error between the command locus and the response locus. In this case, when the sign of the motor speed changes, the follow-up delay can be solved by giving a correction command to the torque command. However, when the sign of the motor speed signal changes due to a small disturbance applied to the motor 17 or the load 18 at the time of stopping the motor 17, a correction instruction is given when the sign of the motor speed signal changes. The direction of rotation is inverted, giving a correction command, which is not preferable.

거기서 모의 위치 제어 루프부 52에서 위치의 피드포워드 신호와 속도의 피드포워드 신호에서 피드백 보상부 5를 모의한 연산을 해 모의 속도 신호를 연산해 토크 보정 신호 연산부 53에 출력한다. 모의 위치 제어 루프부 52에서는 감산기 54에 의해 위치의 피드포워드 신호에서 모의 위치 신호를 감산해 제2 위치 제어기 55에 출력해, 제2 위치 제어기 55는 위치 제어기 13과 같은 연산을 해 가산기 56에 출력해, 가산기 56은 제2 위치 제어기 55의 출력과 속도의 피드포워드 신호를 가산해 모의 속도 신호를 구해 적분기 57은 모의 속도 신호를 적분해 모의 위치 신호를 구한다. 토크보정 신호 연산부 53은 모의 속도 신호의 부호의 변화에 따라 토크 보정 신호를 연산해 가산기 16에 출력한다. 덧붙There, the simulated position control loop unit 52 calculates a simulation result of the feedforward signal of the position and the feedforward signal of the speed by simulating the feedback compensator 5, and outputs the calculated simulation speed signal to the torque correction signal computing unit 53. In the simulated position control loop unit 52, the subtracter 54 subtracts the simulated position signal from the feed forward signal at the position and outputs it to the second position controller 55. The second position controller 55 performs the same calculation as the position controller 13 and outputs to the adder 56 The adder 56 adds the feed forward signal of the speed and the output of the second position controller 55 to obtain a simulated speed signal, and the integrator 57 integrates the simulated speed signal to obtain a simulated position signal. The torque correction signal computing unit 53 computes a torque correction signal according to a change in the sign of the simulation speed signal and outputs it to the adder 16. Add

여 토크 보정 신호는 모터 17의 방향 반전 시의 토크의 변화를 미리 측정해 둔 것을 이용한다.The used torque correction signal is obtained by measuring the change in torque at the time of reversing the direction of the motor 17 in advance.

이상과 같이 이 실시 형태 5에 의하면 위치 지령 보정부 51에 의해 FIR 필터 6과 5차 IIR 필터 31에 의해 발생하는 저주파 수 영역의 게인 저하가 보정되기 때문에, 원호 지령 시에 응답 궤적의 반경이 지령 궤적의 반경보다 작아지지 않게 되고 지령 궤적과 응답 궤적 사이의 오차를 작게 할 수 있다.As described above, according to the fifth embodiment, since the lowering of the gain in the low frequency region generated by the FIR filter 6 and the fifth order IIR filter 31 is corrected by the position command correcting unit 51, the radius of the response locus at the time of the arc command becomes larger than the command The radius of the locus becomes smaller than the radius of the locus, and the error between the command locus and the response locus can be reduced.

또한 모의 위치 제어 루프부 52에서 위치의 피드포워드 신호와 속도의 피드포워드 신호에서 모의 속도 신호를 연산해, 토크 보정 신호 연산부 53에서 모의 속도 신호의 부호의 변화에 따라 토크 보정 신호를 연산해 모터 토크 지령 신호에 가산함으로써, 모터 17의 회전 방향이 반전할 때의 추종 지연이 해소되고 지령 궤적과 응답 궤적 사이의 오차를 작게 할 수 있다.Further, in the simulated position control loop unit 52, the simulated speed signal is computed from the feed forward signal of the position and the feed forward signal of speed, and the torque correction signal computation unit 53 computes the torque correction signal in accordance with the change of the sign of the simulated speed signal, By adding to the command signal, the tracking delay when the rotational direction of the motor 17 is inverted is eliminated, and the error between the command locus and the response locus can be reduced.

덧붙여 이 실시 형태 5에서는 위치 지령 보정부 51과 모의 위치 제어 루프부 52 및 토크 보정 신호 연산부 53을 포함한 구성에 대해서 설명했지만, 이들 중 위치 지령 보정부 51만을 포함한 구성, 혹은 모의 위치 제어 루프부 52 및 토크 보정 신호 연산부 53만을 포함한 구성이라도 좋다.In the fifth embodiment, the configuration including the position command correcting section 51, the simulated position control loop section 52, and the torque correcting signal computing section 53 has been described, but the configuration including only the position command correcting section 51 or the configuration including the simulated position control loop section 52 And the torque correction signal calculation unit 53 alone.

또한 이 실시 형태 5에서는 위치 지령 보정부 51은 FIR 필터부 3과 기계 특성 보상부 4 사이에 설치한 것으로 해 설명했지만, FIR 필터부 3의 전단이나 기계 특성 보상부 4 후단에 설치해도 좋다.In the fifth embodiment, the position command correction unit 51 is provided between the FIR filter unit 3 and the mechanical characteristic compensation unit 4. However, the position command correction unit 51 may be provided at the front end of the FIR filter unit 3 or at the rear end of the mechanical characteristic compensation unit 4.

또한 이 실시 형태 5에서는 토크 보정 신호를 모터 토크 지령 신호에 가산하는 것으로 해 설명했지만, 토크의 피드포워드 신호에 가산하는 것이라도 좋다. 또한 속도 제어기 15가 비례 적분 제어를 하는 제어기일 경우는 토크 보정 신호 를 속도 제어기 15의 중의 적분항에 가산하는 것이라도 좋다.Although the torque correction signal is added to the motor torque command signal in the fifth embodiment, it may be added to the feed forward signal of the torque. When the speed controller 15 is a controller performing proportional integral control, the torque correction signal may be added to the integral term of the speed controller 15. [

덧붙여 이상의 설명에서는 피드백 보상부 5의 입력이 위치, 속도, 토크일 경우에 대해서 설명했지만, 토크 대신에 가속도를 입력하도록 해도 좋다. 이 경우, 상기 각 실시 형태의 연산기 10을 미분만을 수행하는 것으로 치환함으로써 같은 효과를 얻을 수 있다. 혹은 토크 대신에 전류를 입력하도록 해도 좋다. 이 경우, 상기 각 실시 형태의 연산기 10에In the above description, the case where the input to the feedback compensating unit 5 is the position, the speed, and the torque is explained, but the acceleration may be inputted instead of the torque. In this case, the same effect can be obtained by replacing the arithmetic unit 10 of each of the above embodiments by performing only the derivative. Alternatively, a current may be input instead of the torque. In this case, the arithmetic unit 10 of each of the above-

있어서 곱하는 값을 기계 2의 총 관성을 모터 17의 토크 상수로 나눈 값으로 치환함으로써 같은 효과를 얻을 수 있다.The same effect can be obtained by replacing the value multiplied by the value obtained by dividing the total inertia of the machine 2 by the torque constant of the motor 17.

또한 이상의 설명에서는 모터 17은 회전형으로 토크를 발생시키는 것으로 해 설명했지만, 리니어 모터와 같이 추진력을 얻는 것이라도 좋다. 이 경우, 상기 각 실시 형태의 관성을 질량에 토크를 추진력에 각각 치환함으로써 같은 효과를 얻을 수 있다.Further, in the above description, the motor 17 is described as generating a torque in a rotational type, but it may be a motor that obtains a propulsive force like a linear motor. In this case, the same effect can be obtained by replacing the inertia of each of the above embodiments with the mass of the torque and the thrust.

또한 이상의 설명에서는 위치 제어를 할 경우에 대해서 설명했지만, 속도 제어의 경우에도 좋다. 속도 제어의 경우는 상기 각 실시 형태에 있어서 위치의 피드백 루프와 위치의 피드포워드 신호를 제외함으로써 같은 효과를 얻을 수 있다.In the above description, the case of the position control is described, but the case of the speed control is also preferable. In the case of the speed control, the same effect can be obtained by excluding the feed forward signal at the position feedback loop and the position in each of the above embodiments.

또한 상기 각 실시 형태에 있어서 위치 지령 연산부, 속도 지령 연산부, 토크 지령 연산부에서 discrete에 의해 발생하는 낭비 시간이나 제어 대상의 미소한 모델 오차에 대한 조정을 하기 위한 조정 계수를 거는 것이라도 좋다. 혹은 미분기 8 및 연산기 10에 같은 조정 계수를 거는 것이라도 좋다.In addition, in each of the above-described embodiments, an adjustment factor for adjusting the waste time caused by the discrete in the position command calculation unit, the speed command calculation unit, and the torque command calculation unit or the minute model error of the control target may be applied. Alternatively, the same adjustment coefficient may be applied to the differentiator 8 and the calculator 10.

또한 상기 각 실시 형태에 있어서 기계 특성 보상부 4는 입력에서 출력까지의 전달 함수가 다르지 않으면 각 구성요소의 순서 등이 달라도 좋다. 예를 들면 속도의 피드포워드 신호 va는 위치의 피드포워드 신호 xa를 미분함으로써 구해도 좋다.In each of the above-described embodiments, the mechanical characteristic compensating unit 4 may have a different order of each constituent element, if the transfer function from input to output is different. For example, the feed forward signal va of the velocity may be obtained by differentiating the feed forward signal xa at the position.

또한 상기 각 실시 형태에 있어서 미분을 의사 미분(이번 값과 전회값의 차이에 샘플 주기의 역수를 곱해 근사적인 미분값을 연산하는 것)으로 치환해도 좋다.In each of the above embodiments, the derivative may be replaced with a pseudo differential (to multiply the difference between the current value and the previous value by the reciprocal of the sample period to calculate an approximate differential value).

또한 상기 실시 형태 1에서 3에 있어서 FIR 필터부 3과 기계 특성 보상부 4의 순서가 바뀌고 있어도 좋다. 즉 위치 지령 신호를 기계 특성 보상부 4에 입력하고, 그 각 출력을 FIR 필터부 3에 각각 입력해 위치, 속도 및 토크의 피드포워드 신호를 구해도 좋다.In the first to third embodiments, the order of the FIR filter unit 3 and the mechanical characteristic compensating unit 4 may be changed. That is, the position command signal may be input to the mechanical characteristic compensator 4, and the respective outputs may be input to the FIR filter unit 3 to obtain the feed forward signal of position, speed, and torque.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, I will understand the point. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.

Claims

A position controller for performing position control with respect to a signal obtained by subtracting a motor position signal from the position feed forward signal calculated from a position command signal, a velocity feed forward signal and a torque feed forward signal calculated from the position feed forward signal, And a speed controller for performing speed control on a signal obtained by adding the speed feed forward signal and subtracting the motor speed signal and outputting a signal obtained by adding the torque feed forward signal to the output of the speed controller as a motor torque command signal , And the rigidity between the motor and the mounting base of the motor is lower than the rigidity between the motor and the load. A servo control apparatus comprising: a differentiator for calculating a feed forward signal of a speed by differentiating a position command signal by a differential value; an arithmetic unit for differentiating a calculated value by the differentiator and multiplying a total inertia of the driven machine; And the gain of the output signal with respect to the input signal is lowered with respect to the resonance frequency component of the driven machine so as to set the gain of the anti-resonance And a vibration suppression filter set to increase the frequency component.

And a second position controller for performing an operation on the signal obtained by subtracting the simulated position signal from the position feed forward signal in the same manner as the position controller, and a signal obtained by adding the speed feed forward signal to the output of the second position controller is simulated And a torque correction signal computing unit for computing a torque correction signal according to a change in the sign of the simulated speed signal, wherein the simulated position control loop unit calculates a simulated position signal by integrating the simulated speed signal, Wherein the torque correction signal computing unit outputs the torque change when the sign of the simulation speed signal changes, the torque change at the time of reversal of the rotation direction of the motor measured in advance, and adds the torque change correction signal to the motor torque command signal And the servo control unit is configured to control the servo control unit.